固定床反應(yīng)器操作與控制

任務(wù)14固定床反應(yīng)器操作與控制化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備

包裝：通常是桶裝（內(nèi)用塑料袋），有金屬桶、纖維板桶。運輸：輕拿輕放，以免破碎。貯藏：防潮、防污染、防氧化。裝填：保證氣流分布均勻、阻力降小——先過篩，檢查支撐箅條、金屬支網(wǎng)等狀況，頂部用固定柵條或一層重的惰性物壓住——防被吹而移動方法：布袋法、繩斗法、多節(jié)桿法（用于固定床列管式反應(yīng)器）

14.1催化劑使用14.1.1運輸、貯藏與填裝布袋法、繩斗法布袋法繩斗法升溫與還原：是催化劑.制備過程的“繼續(xù)”，是形成活性結(jié)構(gòu)的過程，是投入使用前的最后工序。過程特點：既有化學(xué)變化—還原為活性態(tài)，如金屬又有物理變化—表面積增大，析碳（CO還原時),正常過程應(yīng)穩(wěn)定而緩慢。14.1.3開停車及鈍化

開車

a.純N2（或惰性氣）置換系統(tǒng)；

b.用氣體循環(huán)加熱至一定溫度；

c.用還原性氣體（或工藝條件）升溫、還原。14.1.2固體催化劑升溫與還原14.1.2升溫與還原

短期停車（臨時、搶修等）：只需關(guān)閉反應(yīng)器出口閥并保持催化劑床層溫度，維持正壓或用純N2保護催化劑，維持爐溫。

長期停車：鈍化處理—用含少量氧的N2（或水蒸氣）緩慢氧化催化劑，逐步降溫——卸出催化劑。卸出催化劑方法：真空抽出，人工卸出；

更換催化劑的停車：降溫、氧化、卸出；

停車及鈍化

催化劑的使用

1.催化劑使用中的變化（活性隨時間的變化）

Ⅰ.誘導(dǎo)期（成熟期）

Ⅱ.穩(wěn)定期

Ⅲ.衰老期2.注意事項

1）防止還原好催化劑與空氣接觸；

2）維持穩(wěn)定操作條件，盡量減少波動；

3）原料須凈化除塵，減少毒物和雜質(zhì)影響；

4）保持催化劑使用允許的溫度范圍，催化劑使用初期，應(yīng)是操作溫度處于最佳使用溫度下限，待活性降低后在逐漸提溫。5）開車時升溫升壓速度緩慢，減少開停車次數(shù)；14.1.4催化劑的使用、失活與再生

催化劑失活催化劑使用一段時間后，活性將下降?；钚韵陆档脑蚍秩悾航Y(jié)構(gòu)變化－－燒結(jié)、粉化、活性組分晶粒長大等。物理失活－－積碳、粉塵、惰性組分吸附等?；瘜W(xué)中毒－－原料中的有害物質(zhì)與催化劑活性組分發(fā)生反應(yīng)，永久性結(jié)合。解決失活問題的方法1、改進催化劑－－加強耐高溫、抗毒性。2、采用“

中期活性”設(shè)計反應(yīng)器－－反應(yīng)器設(shè)計時打出充分的余量。3、嚴格控制操作條件－－控制原料氣中毒物的含量及反應(yīng)溫度等。4、優(yōu)化操作，彌補活性下降－－催化劑活性下降后，采用例如升溫等方法彌補。方法：（1）蒸汽處理（2）空氣處理（3）H2/還原性氣（4）酸/堿處理催化劑再生操作：在固定床、移動床、流化床中進行催化劑的再生下面以加氫裂化反應(yīng)器為例，介紹固定床反應(yīng)器的日常運行和操作要點。加氫裂化為強放熱反應(yīng)，為此將固定床反應(yīng)器內(nèi)的催化劑床層分成若干段，采用注急冷氫的辦法，取走大量熱量，因此反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。14.2固定床反應(yīng)器操作與控制要點1.溫度調(diào)節(jié)對加氫催化裂化來說，催化劑床層溫度是反應(yīng)部分最重要的工藝參數(shù)。提高反應(yīng)溫度可使裂化反應(yīng)速率加快，原料的裂化程度加深，生成油中低沸點組分含量增加，氣體產(chǎn)率增高。但反應(yīng)溫度的提高，使催化劑表面積炭結(jié)焦速率加快，影響使用壽命。所以，溫度的調(diào)節(jié)控制十分重要。（1）控制反應(yīng)器入口溫度

以加熱爐式換熱器提供熱源的反應(yīng)，要嚴格控制反應(yīng)器入口物料的溫度，即控制加熱爐出口溫度或換熱器終溫，這是裝置重要的工藝指標(biāo)。如果有兩股以上物料同時進反應(yīng)器，則還可以調(diào)節(jié)兩股物料的比例，達到反應(yīng)器入口溫度恒定的要求。加氫裂化反應(yīng)器就可以通過加大循環(huán)氧量或減少新鮮進料，來降低反應(yīng)器的入口溫度。（2）控制反應(yīng)床層間的急冷氫量加氫裂化是急劇的放熱反應(yīng)。如熱量不及時移走，將使催化劑溫度升高。而催化劑床層溫度的升高，又加速了反應(yīng)的進行，如此循環(huán)，會使反應(yīng)器溫度在短時間急劇升高，造成反應(yīng)失控，造成嚴重的操作事故。正常的操作中，用調(diào)節(jié)急冷氫量來降低床層溫度。

（3）原料組成的變化會引起溫度的變化原料組成發(fā)生變化，在加氫條件下，反應(yīng)熱也會變化，從而會引起床層溫度的變化。如原料中硫和氮含量增加，床層溫度會上升；原料中雜質(zhì)增多，床層溫度一般也會上升；原料變重，溫度升高；而原料含水量增加，則床層溫度會上下波動。（4）反應(yīng)器初期與末期的溫度變化

通常在開工初期，催化劑的活性較高，反應(yīng)溫度可低一些。隨著開工時間的延續(xù)，催化劑活性有所下降，為保證相對穩(wěn)定的反應(yīng)速率，可以在允許范圍內(nèi)適當(dāng)提高反應(yīng)溫度。（5）反應(yīng)溫度的限制;加氫裂化反應(yīng)器規(guī)定反應(yīng)器床層任何一點溫度超過正常溫度15℃時即停止進料；超過正常溫度28℃時，則要采用緊急措施，啟動高壓放空系統(tǒng)。因為壓力下降，反應(yīng)劇烈程度減緩，使溫度不致進一步劇升，造成反應(yīng)失控。2.壓力的調(diào)節(jié)加氫裂化是在氫氣存在下的高壓反應(yīng)。反應(yīng)壓力主要是氫氣的分壓。提高氫分壓，可以促使加氫反應(yīng)的進行，烯烴和芳烴的加氫反應(yīng)加快，脫S、脫N率提高，對膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的脫除有好處。反應(yīng)壓力的選擇與處理的原料性質(zhì)有關(guān)。原料中含有多環(huán)芳烴和雜質(zhì)越多，則所需的反應(yīng)壓力越高。壓力波動，對整個反應(yīng)的影響較大。（1）氫氣壓縮機的壓力調(diào)節(jié)：加氫裂化的氫氣壓縮機分新氫壓縮機和循環(huán)壓縮機兩種。新氫壓縮機主要用來補充系統(tǒng)氫氣壓力，循環(huán)壓縮機主要保持系統(tǒng)壓力，整個系統(tǒng)壓力的維持，依靠這兩種壓縮機的綜合平衡。壓力的調(diào)節(jié)主要依靠高壓分離器的壓力調(diào)節(jié)器來控制。一般情況下，不要改變循環(huán)壓縮機的出口壓力，也不要隨便改變高壓分離器壓力調(diào)節(jié)器的給定值。如果壓力升高，通常通過壓縮機每一級的返回量來調(diào)節(jié)，必要時可通過增加排放量來調(diào)節(jié)。壓力降低，一般增加新氫的補充量。（2）反應(yīng)溫度的影響：反應(yīng)溫度升高，會導(dǎo)致裂化反應(yīng)程度加大，耗氫量增加，壓力下降。應(yīng)注意調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度。（3）原料變化的影響：原料改變，耗氫量變化，則裝置壓力降低，循環(huán)氫壓縮機入口流量下降，應(yīng)補充新氫氣。如果原料帶水，系統(tǒng)壓力會上升，系統(tǒng)壓差增大。3.氫油比的控制氫油比的大小或反應(yīng)物循環(huán)量大小直接關(guān)系到氫分壓和油品的停留時間，還影響油品的汽化率。循環(huán)氣量的增加可以保證系統(tǒng)有足夠的氫分壓，有利于加氫反應(yīng)。此外，過剩的氫氣有保護催化劑表面的作用，在一定的范圍內(nèi)可以防止油料在催化劑表面縮合結(jié)焦。同時氫油比增加，可及時地將反應(yīng)熱從系統(tǒng)帶走，有利于反應(yīng)床層的熱平衡，從而使反應(yīng)器內(nèi)溫度容易控制平穩(wěn)。

但過大的氫油比會使系統(tǒng)壓力降增大，油品和催化劑接觸的時間縮短，導(dǎo)致反應(yīng)程度下降，循環(huán)壓縮機負荷增大，動力消耗增加。因此，選擇適當(dāng)?shù)臍溆捅炔⒃诜磻?yīng)過程中保持恒定是非常重要的。4.空速操作原則在操作過程中，需要進行提溫提空速時，應(yīng)“先提空速后提溫”，而降空速降溫時則“先降溫后降空速”。如果違背這個原則，會造成劇烈的加氫裂化反應(yīng)，使氫純度下降，增加催化劑表面的積炭。在不正常的情況下，應(yīng)盡量避免空速大幅度下降，從而引起反應(yīng)溫度超高。14.2催化劑器內(nèi)再生操作器內(nèi)再生即是反應(yīng)物料停止進反應(yīng)器后，催化劑保留在反應(yīng)器內(nèi)，而將再生介質(zhì)通過反應(yīng)器，進行再生操作。這種再生方式，避免了催化劑的裝卸，縮短了再生時間，是一種廣泛使用的方式。（1）再生前的預(yù)處理：首先降溫，遵循“先降溫后降量”的原則，嚴格按照工藝要求的降溫速率進行。溫度降到規(guī)定要求，并停止進料后，就可以用情性氣體，一般是工業(yè)氮氣，對系統(tǒng)進行吹掃，將反應(yīng)系統(tǒng)的烴類氣體和氫氣吹掃干凈。經(jīng)化驗，反應(yīng)器出口的氣體內(nèi)烴類和氫氣的含量小于1％即可。（2）再生的進行：催化劑表面的結(jié)炭，一般用氧氣燃燒來消除。為了控制燒炭的速率，以免在燃燒過程中產(chǎn)生的熱量燒毀催化劑，常配以一定量的氮氣，以調(diào)節(jié)進料氣體的氧濃度。催化劑再生過程中，應(yīng)注意控制一定的升溫速率，即床層最高溫度與反應(yīng)器入口溫度之差。升溫速率也不能過快，如發(fā)現(xiàn)溫升超過70℃，立即調(diào)整再生稀釋氣體控制溫升。一般催化劑床層最高溫度不能超過500℃，否則對催化劑有損壞。（3）>再生的結(jié)束：隨著燒焦的進行，催化劑積炭在減少后，這時增加空氣中的氧含量，床層